Реферат уксусный альдегид

метки: Уксусный, Альдегид, Ацетальдегид, Конденсация, Реакция, Этанол, Использоваться, Человек

1. Физические свойства

Вещество представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, хорошо растворяется в воде, спирте, эфире. Из-за очень низкой температуры кипения (20.2 °C) хранят и перевозят ацетальдегид в виде тримера — паральдегида, из которого он может быть получен нагреванием с минеральными кислотами (обычно серной).

2. Получение

В 2003 глобальное производство было около миллиона тонн в год. Основной способ получения — окисление этилена, процесс Вакера ^[2]

2 CH ₂ =CH₂ + O₂ → 2 CH₃ CHO

Также получают уксусный альдегид гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова), с образованием енола, который изомеризуется в альдегид.

CHCH + H ₂ O → CH₃ CHO

Этот метод раньше доминировал до появления процесса Вакера ^[2] окислением или дегидрированием этилового спирта, на медном или серебряном катализаторе.

CH ₃ CH₂ OH → (t, Ag) CH₃ CHO + H₂

2 CH ₃ CH₂ OH + O₂ → (t, Ag) 2 CH₃ CHO+2 H₂ O

В частности, ацетальдегид образуется в организме человека после принятия алкоголя. Им и обусловлен запах «перегара».

3. Химические свойства

Для уксусного альдегида характерны реакции альдегидов. Как и многие другие карбонильные вещества, ацетальдегид таутамеризуется, образуя енол. Енол ацетальдегида — виниловый спирт (ИЮПАК этенол)

CH ₃ CH=O CH₂ =CHOH

Константа равновесия — только 6×10 ⁻⁵ при комнатной температуре, так что количество енола в ацетальдегиде крайне мало.^[3]

3.1. Реакция конденсации

Из-за маленьких размеров и доступности в виде безводного мономера (в отличие от формальдегида) является широко распространённым электрофилом в органическом синтезе. ^[4] Что касается реакций конденсации, альдегид прохирален. Используется, в основном, как источник синтона «CH₃ C⁺ H(OH)» в альдольной и соответствующих реакциях конденсации. Реактив Гриньяра и литий-органические соединения реагируют с MeCHO, образуя производные гидроксэтила. В одной из очень интересных реакций конденсации, три эквивалента формальдегида присоединяются, а один восстанавливает образующийся альдегид, образуя из MeCHO пентаэритрит (C(CH₂ OH)₄ .)

Производство ацетальдегида

... н-бутанол, кротоновый альдегид; конденсация с аммиаком с образованием гомологов пиридина и винилпиридинов; конденсация с формальдегидом до пентаэритрита. В настоящее время на производство уксусной кислоты ... диэтиловым эфиром и другими органическими растворителями, с некоторыми образует азеотропные смеси.[1, с. 299 ]. Ацетальдегид - это один из важнейших многотоннажных продуктов переработки ...

В реакции Штрекера ^[5] ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, образуя после гидролиза аминокислоту — аланин ^[6] . Ацетальдегид способен конденсироваться с аминами образуя имины, так как конденсация циклогексиламина даёт N-этилиденциклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для прямой последующей реакции, таких, как альдольная конденсация.^[7] Ацетальдегид также — важный строительный блок для синтезов гетероциклических соединений. Выдающийся пример — конверсия под действием аммиака до 5-этил-2-метилпиридина («альдегид-коллидин»)^[8]

Реакция альдольной конденсации обусловлена подвижностью водорода в альфа-положении в радикале и осуществляется в присутствии разбавленных щелочей. Ее можно рассматривать как реакцию нуклеофильного присоединения одной молекулы альдегида к другой: CH ₃ -CH₂ -CH=O + CH₃ -CH₂ -CH=O → CH₃ -CH₂ -CH(OH)-CH(CH₃ )-CH=O +(OH)- Продукт- 2-метил-3-гидроксипентаналь.

3.2. Производные ацеталя

Три молекулы ацетальдегида конденсируются, образуя «паральделгид» — циклический тример, содержащий одиночные С-О связи. Конденсация четырёх молекул даёт циклическое соединение, называемое метальдегид.

Ацетальдегид образует стабильные ацетали при реакции с этанолом в условиях дегидратации. Продукт CH ₃ CH(OCH₂ CH₃ )₂ называется «ацеталь» ^[9] , хотя термин используется для описания более широкой группы соединений с общей формулой RCH(OR’)₂ .

4. Применение

Применяют уксусный альдегид для получения уксусной кислоты, бутадиена, некоторых органических веществ, альдегидных полимеров.

Традиционно ацетальдегид, в основном, использовался в качестве прекурсора к уксусной кислоте. Такое применение было отвергнуто ввиду того, что уксусная кислота более эффективно производится из метанола с помощью процессов Монсанто ^[10] и Катива ^[11] . В терминах реакции конденсации, ацетальдегид — важный прекурсор к пиридиновым производным, пентаэритролу и кротоналдегиду. Мочевина и ацетальдегид конденсируются, образуя резины. Ацетилангидрид реагирует с ацетилальдегидом, получая поливинилацетат.

5. Биохимия

В печени энзим алкогольдегидрогеназа окисляет этанол в ацетальдегид, который затем далее окисляется в безопасную уксусную кислоту посредством ацетальдегиддегидрогеназы. Эти две реакции окисления связаны с восстановлением NAD ⁺ в NADH^[12] . В мозгу алкогольдегидрогеназа не играет особой роли в окислении этанола в ацетальдегид, это делает энзим каталаза. Конечные шаги алкогольной ферментации в бактериях, растениях и дрожжах включают конверсию пирувата в ацетальдегид под действием пируват декарбоксилаза, после чего — конверсию ацетальдегида в этанол. Последняя реакция снова катализируется алкогольдегидрогеназой, но уже в обратном направлении.

Оптимизация процесса получения уксусной кислоты

... Получение уксусной кислоты и уксусного ангидрида окислением ацетальдегида В определенных условиях наряду с уксусной кислотой при окислении ацетальдегида происходит образование уксусного ангидрида CH3CHO← CH3CHO →0,5(CH3CO)2O + 0,5H2O (1.13) Возможные механизмы образования уксусного ангидрида следующие: реакция ...

5.1. Табачная зависимость

Ацетальдегид — значительная часть дыма табака. Была продемонстрирована синергическая связь с никотином, увеличивающая появление зависимости, особенно у молодёжи. ^{[13] [14]}

5.2. Альцгеймерова болезнь

Люди, у которых отсутствует генетический фактор конверсии ацетальдегида в уксусную кислоту, могут иметь большой риск предрасположенности к болезни Альцгеймера. «Эти результаты указывают что отсутствие ALDH2 — это фактор риска для поздно возникающей болезни Альцгеймера.» ^[15]

5.3. Проблема алкоголя

Ацетальдегид, полученный из поглощённого этанола, связывает ферменты, образуя аддукты, связанные с заболеваниями органов. ^[16] Лекарство дисульфоран(Antabuse) предотвращает окисление ацетальдегида до уксусной кислоты. Это даёт неприятные ощущения при принятии алкоголя. Antabuse используется в случае, когда алкоголик сам хочет излечиться.

5.4. Канцероген

Ацетальдегид предположительно является канцерогеном для человека. ^[17] «Существует достаточно доказательств канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) в экспериментах на животных», кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК^[18] и вызывает несоразмерное с общей массой тела развитие мускулов, связанное с нарушением белкового равновесия организма.^[19] В результате исследования 818 алкоголиков ученые пришли к выводу, что у тех пациентов, которые подвергались действию ацетальдегида в большей степени, присутствует дефект в гене фермента алкогольдегидрогеназы. Поэтому такие пациенты подвержены большему риску развития рака верхней части ЖКТ и печени.^[20]

5.5. Безопасность

Ацетальдегид токсичен при действии на кожу, ирритант и возможно канцероген. Он также является загрязнителем воздуха при горении, курении, в автомобильных выхлопах. Он также образуется при термической обработке полимеров и пластиков. ^[21]

5.6. Врожденная непереносимость алкоголя

Одним из механизмов врожденной непереносимости алкоголя является накопление ацетальдегида.

Примечания

1. How Hangovers Work — health.howstuffworks.com/hangover4.htm, HowStuffWorks
2. ↑ ^{1 2} en:Wacker process
3. March, J. «Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structures» J. Wiley, New York: 1992. ISBN 0-471-58148-8.
4. Sowin, T. J.; Melcher, L. M. «Acetaldehyde» in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289 — dx.doi.org/10.1002/047084289
5. en:Strecker amino acid synthesis
6. Kendall, E. C. McKenzie, B. F. (1941), «dl-Alanine», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 21
7. Wittig, G.; Hesse, A. (1988), «Directed Aldol Condensations: β-Phenylcinnamaldehyde», Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 901
8. Frank, R. L.; Pilgrim, F. J.; Riener, E. F. (1963), «5-Ethyl-2-Methylpyridine», Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 451
9. Adkins, H.; Nissen, B. H. (1941), «Acetal», Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 1
10. en:Monsanto process
11. en:Cativa process
12. NAD+ to NADH Hipolito, L.; Sanchez, M. J.; Polache, A.; Granero, L. Brain metabolism of ethanol and alcoholism: An update. Curr. Drug Metab. 2007, 8, 716—727
13. Study Points to Acetaldehyde-Nicotine Combination in Adolescent Addiction — drugabuse.gov/NIDA_notes/NNvol20N3/Study.html
14. Nicotine’s addictive hold increases when combined with other tobacco smoke chemicals, UCI study finds — www.universityofcalifornia.edu/news/article/6726
15. «Mitochondrial ALDH2 Deficiency as an Oxidative Stress». Annals of the New York Academy of Sciences 1011: 36-44. April 2004. doi:10.1196/annals.1293.004. PMID 15126281 — www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15126281?dopt=Abstract. Retrieved 2009-08-13.
16. Nakamura, K.; Iwahashi, K.; Furukawa, A.; Ameno, K.; Kinoshita, H.; Ijiri, I.; Sekine, Y.; Suzuki, K.; Iwata, Y.; Minabe, Y.; Mori, N. Acetaldehyde adducts in the brain of alcoholics. Arch. Toxicol. 2003, 77, 591.
17. Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency
18. DNA and chromosome damage induced by acetaldehyde in human lymphocytes in vitro — www.ist-world.org/ResultPublicationDetails.aspx?ResultPublicationId=2c488c559db74d8cae0c14ae5b65e14e
19. ^ Nicholas S. Aberle, II, Larry Burd, Bonnie H. Zhao and Jun Ren (2004).
    4 стр., 1622 слов

    Обмен этилового спирта в организме человека

    ... (формальдегида и муравьиной кислоты) или этиленгликоля (щавелевой кислоты). Всасывание алкоголя. Этиловый спирт может поступать в организм несколькими путями: при приеме внутрь, при внутривенном введении, а ... Н2 02 -> СН3 СНО +2 Н2 0. Метаболизм и токсичность ацетальдегида. Ацетальдегид, образовавшийся из этанола, окисляется до уксусной кислоты двумя ферментами: FAD-зависимой альдегидоксидазой ...

    «Acetaldehyde-induced cardiac contractile dysfunction may be alleviated by vitamin В1 but not by vitamins B6 or B12». Alcohol & Alcoholism 39 (5): 450—454. doi:10.1093/alcalc/agh085.

20. Nils Homann, Felix Stickel, Inke R. König, Arne Jacobs, Klaus Junghanns, Monika Benesova, Detlef Schuppan, Susanne Himsel, Ina Zuber-Jerger, Claus Hellerbrand, Dieter Ludwig, Wolfgang H. Caselmann, Helmut K. Seitz Alcohol dehydrogenase 1C*1 allele is a genetic marker for alcohol-associated cancer in heavy drinkers International Journal of Cancer Volume 118, Issue 8, Pages 1998—2002
21. Smoking. (2006).

    Encyclopædia Britannica. Accessed 27 Oct 2006.

Данный реферат составлен на основе .